(57)【要約】【課題】ケーブルシステムが強風の際に損傷を与えられず、かつ、従来技術の不都合が回避されるような方法で、風力タービンのマストを折曲可能にするものである。【解決手段】風力タービンのマスト（２）は、直立姿勢と折曲姿勢との間で枢動するように相互に接合された少なくとも２つのセグメント（１３，１５）によって形成される。２つのセグメント（１３，１５）の枢動は、鉛直方向へ同じ角度（ａ１）を常に形成し、下部セグメント（１１）と鉛直方向へ一直線に風力タービンの重力中心を維持するように協働されている。その結果、風力タービンは、最適な安全状態の下で占有された狭いスペースを使って強風の場合でも折り畳むことができる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表に固定された基盤のほぼ鉛直上方に延長された直立姿勢および地表に近い折曲姿勢を取るように接合されたマスト（２）と、前記マストが直立姿勢である時に、ほぼ水平な軸（Ａ）の回りに回転するように前記マストの上部近傍に装着されたタービン翼（５〜７）を備えたロータ（４）とからなる風力タービンであって、
前記マストが、ほぼ水平な軸（１２，１４）の回りに接合され相互にほぼ平行であり、前記直立姿勢から所定方向へ枢動するようにし、連続するジョイント部の間で前記枢動の方向を反転するようにした少なくとも２つの可動性セグメント（１３，１５）と、
異なるセグメントの枢動を協働するために設けられ、前記風力タービンの重力中心が前記基盤のほぼ上方のままであるようにする手段（２３〜２６）とを有することを特徴とする風力タービン。
【請求項２】
請求項１に記載の風力タービンにおいて、
前記可動性セグメントの枢動は、絶対値の等しいそれぞれの鉛直方向の角度（ａ１）を形成するように協働され、前記ジョイント部の姿勢は、前記基盤との位置合わせ精度において重力中心を維持するように接合された支持体の重量配分によって決定されていることを特徴とする風力タービン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の風力タービンにおいて、
前記マストは、前記可動性セグメントの１つ（１３）に接合されほぼ鉛直方向下方に固定されたセグメント（１１）からなることを特徴とする風力タービン。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の風力タービンにおいて、
前記セグメントの枢動に協働するための手段が油圧式ジャッキ（２３〜２６）であり、それぞれのジャッキは、２つの連続的なセグメントにおける互いの枢動角を制御していることを特徴とする風力タービン。
【請求項５】
請求項４に記載の風力タービンにおいて、
可動性セグメント（１３）の枢動が、前記セグメントの長手方向の軸を移動する平面に対して互いにほぼ対称に位置決めされた２つの油圧式ジャッキによって制御されていることを特徴とする風力タービン。
【請求項６】
請求項４または５に記載の風力タービンにおいて、
前記油圧式ジャッキ（２５，２６）がほぼ鉛直方向へ動作していることを特徴とする風力タービン。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の風力タービンにおいて、
前記可動性セグメント（１３，１５）は折曲姿勢ではほぼ水平方向へ延びていることを特徴とする風力タービン。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の風力タービンにおいて、
前記タービン翼（５，６，７）は折曲姿勢では上部セグメントの上方に配置されていることを特徴とする風力タービン。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１項に記載の風力タービンにおいて、
前記タービン翼は前記上部セグメントの下に配置され、前記ロータは前記折曲姿勢では前記セグメントの枢動を妨げないように位置決めされていることを特徴とする風力タービン。
【請求項１０】
請求項９に記載の風力タービンにおいて、
前記折曲姿勢の時および前記セグメントの枢動の間に前記ロータの回転を固定するための手段が、前記セグメントの折曲姿勢の時に少なくとも１つの中間セグメント（１３）が２つの連続するタービン翼（６，７）によって形成される角度で位置決めされるような方向に設けられていることを特徴とする風力タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地面にしっかりと固定された基盤のほぼ鉛直上方に延びる真っ直ぐな姿勢および地面に近い折れ曲がった姿勢を前提とするように接合されたマストと、マストが真っ直ぐな姿勢になった時にほぼ水平な軸の回りに回転するようにマストの上部近傍に固定されたタービン翼を設けられたロータとからなる風力タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ６２２８２１７８ＡおよびＦＲ２８２３７８４Ａは風力タービンを開示しており、その風力タービンのマストは、地面に近い単一のジョイント部または接合部を有し、非常に強い風の場合にはジョイント部または接合部によってマストを地表面まで折曲できるようにしている。開示された装置は、補助マストと、２つのマストを連結するケーブルシステムとからなり、それを取り扱うことは強風の際には危険である。さらに、開示された装置は、接合されたマストが折曲された時に特に占有される重要な地表スペースを伴っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、後者（ケーブルシステム）が強風の際に損傷を与えられず、かつ、従来技術の不都合が回避されるような方法で、風力タービンのマストを折曲可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、さらに詳細には、前述に規定されたタイプの風力タービンに向けられ、その風力タービンによれば、マストは、相互に平行なほぼ水平な軸の回りに接合され直立姿勢から所定方向へ枢動されるようにし、連続するジョイント部の間で枢動方向を反転させるようにした少なくとも２つの可動性セグメントと、風力タービンの重力中心が基盤のほぼ上方のままであるように異なるセグメントの枢動を協働するために設けられた手段とからなる。
【０００５】
本発明は、マストが直立された時に、地表上の表面スペースを著しく増大する要素を必要としない。マストが折り重ねられると、少なくとも２つの可動性セグメントを備える構成のために、風力タービンによって地表に占有されるスペースが低減される。風力タービンが静止している基盤の上方に風力タービンの重力中心を維持することによって、折り畳み動作中に風力タービンの安定性が確保される。
【０００６】
本発明の作用的な特徴は、補充的および択一的であるが、以下にリストアップされる。
【０００７】
可動性セグメントの枢動は、絶対値の等しいそれぞれの鉛直方向の角度ａ１を形成し、ジョイント部の姿勢が、基盤との位置合わせ精度において重力中心を維持するように接合された支持体の重量配分によって決定される。
【０００８】
また、マストは、ほぼ鉛直方向であり可動性セグメントの１つに接合された下方の固定されたセグメントからなる。
【０００９】
セグメントの枢動に協働するための手段が油圧式ジャッキであり、それぞれのジャッキは、２つの連続的なセグメントにおける互いの枢動角を制御する。
【００１０】
可動性セグメントの枢動が、セグメントの長手方向の軸を移動する平面に対して互いにほぼ対称に位置決めされた２つの油圧式ジャッキによって制御される。
【００１１】
油圧式ジャッキがほぼ鉛直方向へ動作する。
【００１２】
可動性セグメントが折曲姿勢ではほぼ水平方向へ延びている。
【００１３】
タービン翼が、折曲姿勢では上部セグメントの上方に配置されている。
【００１４】
タービン翼は、上部セグメントの下に配置され、ロータが折曲姿勢ではセグメントの枢動を妨げないように位置決めされている。
【００１５】
折曲姿勢の時およびセグメントの枢動の間にロータの回転を固定するための手段が、セグメントの折曲姿勢の時に少なくとも１つの中間セグメントが２つの連続するタービン翼によって形成される角度で位置決めされるような方向に設けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の特徴および利点を添付図面に関してさらに詳細に記述する。
【００１７】
従来の風力タービンは、水平方向へ数メートルの寸法を有し、地面にしっかりと固定されるようにした補強用コンクリート基盤またはベース１と、図１および図２で示される状態でベース１から鉛直方向へ立ち上がるマスト２と、マストの上部に取り付けられ、ほぼ水平な軸Ａの回りに回転可能にロータ４を支える支持体またはプラットフォーム３とからなる。ロータは、３つのタービン翼５，６，７からなり、それらのタービン翼は、放射状に平坦でない鎖線によって、および、ロータの回転時にタービン翼の端部の軌跡を構成するサークル８によって概略的に表示されている。また、ロータは、マストの鉛直軸のまわりで風向計のように回転できる。
【００１８】
本発明によれば、マスト２は、相互にほぼ平行でほぼ垂直な軸の回りに互いに接合された３つのセグメントから形成されている。ベース１と一体的であり図１〜図４の実施の形態において非常に短い第１の固定セグメント１１は、軸１２の回りで第２のセグメント１３に接合され、自身がプラットフォーム３を支える第３のセグメント１５に軸１４の回りで接合されている。マスト２は一般に円錐台状に形成され、その円錐台の母線は鉛直方向に対して非常に僅かに傾斜されている。
【００１９】
枢動軸１２，１４は、後者（第２のセグメント）の何れかの一側にマストに対してほぼ接している。これにより、セグメント１３，１５が鉛直方向に対して右側および左側にそれぞれ枢着可能になり、図３で理解されるように、セグメントのそれぞれの下面２１は最初に水平であり、第１のセグメントの上面２２とともにさらに開いた角度を形成する。図示された実施の形態では、この枢動運動は、油圧ジャッキにより制御され、すなわち、ベース１とセグメント１３との間で作用する２つのジャッキ２３，２４、および、セグメント１３，１５の間で作用する２つのジャッキ２５，２６により制御される。このような枢動は、図４で示される姿勢まで、すなわち、最小限の風の抵抗のためにセグメント１３，１５がほぼ水平に延びる姿勢まで継続できる。図示された実施の形態では、タービン翼はその時にセグメント１５の下に配置され、セグメント１３とほぼ同じ高さになる。ロータの軸Ａとセグメント１３の下面２１との間のフリーな距離はタービン翼の半径よりも小さいから、折曲動作中ではロータが固定され、折曲状態ではタービン翼６，７がセグメントの長手方向の軸を含んだ平面の何れか一側にほぼ対称的に位置決めされ、タービン翼５はセグメント１３に対向して回転される。このように、マストにおけるタービン翼とセグメントとの間の接触は、畳み込み動作中および（畳み込みから）伸ばし動作中と、折曲された状態とで回避される。また明らかに、軸Ａを軸１２，１４と垂直に維持するために、ロータにおける風向計のような動作が遮られる。
【００２０】
ジャッキ２３〜２６は、図５で示される角度ａ１と角度ａ２との間での所定関係を不変に保つように、同期して制御される。角度ａ１は、ジョイント部１２の枢動角であり、すなわち、セグメント１３とセグメント１１の上方延長線１１′との間の角度である。角度ａ２は、ジョイント部１４の枢動角であり、すなわち、セグメント１５とセグメント１３の上方延長線１３′との間の角度である。角度ａ２は角度ａ１の２倍に等しくなければならないので、セグメント１３，１５は鉛直方向に対して同じ角度ａ１まで傾斜される。セグメント１３，１５のそれぞれの高さは、プラットフォームおよびロータの質量を考慮して移動組立体の重力中心となるように選択され、その結果、風力タービン全体が、固定されたセグメント１１と鉛直方向にほぼ一直線上になるとともにベース１の上方になる。上述の角度関係により、移動組立体の重力中心が鉛直線上で移動するので、前述で規定された方法での姿勢決め（ポジショニング）は、畳み込み動作および（直立したものの）畳み折り動作を通して保持される。従って、強風時でさえ完全な安全を保って、そのような折曲を行うことができる。
【００２１】
前述された風力タービンは、さらに詳細には、市販された１本マスト用の風力タービンを変形することにより得ることができる。この目的のためにマストを区切ることが所望の場所で行われる。それぞれのジョイント部は、軸を受けるために、問題となるセグメントにそれぞれ固定された２つの半カラーによって形成されている。これらの半カラーは、その分割された場所でマストのセグメントの端部を補強している。スクリュー・ナットシステムまたはキーなどのようなリモート制御機械手段を使って風力タービンが作動している時に、ジョイント部は直立姿勢で固定されていることが好ましい。ジョイント部の非固定制御および固定制御は、たとえば、ジャッキや油圧式または電気式モータによって確保可能である。
【００２２】
非常に強い風の場合における安定機能の他に、本発明は、風力タービンの取り付を容易にし、マスト上へのプラットフォームおよびロータの設置は、後者（マスト）が折曲状態の時に実行可能になる。
【００２３】
図１〜図４で非常に短く示され図５でより長く示されているマストの固定セグメントは、完全に排除でき、第１の枢動軸は基盤に直接固定される。
【００２４】
本発明は、これに限定されないけれども、特に質量約４０トンおよび高さ４５メートル以上のマストと、約２０〜５０トンの重さのある支持要素（プラットフォーム、ロータ）とを備える風力タービンに適用する。ロータ半径は約５０メートルである。
【００２５】
風力タービンは、直立姿勢でのロータの軸で約１５０ｋｍ／ｈ、折り畳み中で約６０〜７０ｋｍ／ｈ、折り畳まれた姿勢で約３００ｋｍ／ｈの風に耐えることができる。垂直方向へ固定されたセグメントが存在する場合には、それは、既存の風力タービンのベースに一般的に配置された機器を収容できるように、３〜５メートルの高さを備えることができる。
【００２６】
本発明の範囲から逸脱することなく記述および図示された実施の形態を変更できる。このように、ジャッキペア２３，２４とジャッキペア２５，２６のそれぞれは、単一のジャッキに交換可能である。マストのセグメントを枢着することは、油圧式ジャッキと異なる手段によって、たとえば、電気式または油圧式モータによって作動されるスクリュー・ナットシステムによって制御可能である。２つのジャッキ間の同期は、チェイン・スプロケットホイールシステムによってもたらすことができる。マストは、２つ以上のジョイントを持つことができ、移動可能なセグメントは、折曲中にジグザグに配置され、全てのセグメントは、鉛直方向に絶対値で同じ角度ａ１を形成している。ロータのタービン翼は、折り畳まれた姿勢でのマストの最後のセグメントに対して上向きに回転可能であり、その場合には、タービン翼はロータの軸の回りに任意の方向を持つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による風力タービンのマストが直立姿勢である場合の正面図である。
【図２】本発明による風力タービンのマストが直立姿勢である場合の側面図である。
【図３】マストが中間姿勢である場合を示し、図２と同様な側面図である。
【図４】マストが折曲姿勢である場合を示し、図２と同様な側面図である。
【図５】マストセグメントの枢動角を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
２      マスト
４      ロータ
５      タービン翼
６      タービン翼
７      タービン翼
１１    セグメント
１２    枢動軸
１３    セグメント
１４    枢動軸
１５    セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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2005121030.tif 000010
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